晋陕宁黄土丘陵区生态修复与农林牧业持续发展仿真研究

晋陕宁黄土丘陵区土壤侵蚀严重,生态环境脆弱,不合理利用土地是其主要原因,生态修复与环境重建是该区生态与经济持续发展的重要战略措施。应用系统动力学（System Dynamic,简称SD）和“反馈控制（Feedback control）理论建立了该区生态修复和环境重建的SD模型,它分为人口、农业、林业、牧业、农村经济、土壤侵蚀和生态环境6个模块,仿真时间1990～2080年,步长1a。经检验该SD模型的有效性为93．5％,可用于未来仿真预测。根据该区的生态环境特点和农牧业发展现状,选择生态环境恢复重建的3种典型模式——同步发展模式（A模式）、逐步调整模式（B模式）和现状发展模式（C模式）进行仿真研究,预测3种模式2000～2080年的土壤侵蚀、土地利用的发展动态以及农林牧业和生态环境演化趋势。仿真结果表明：土地利用与农、林、牧业持续发展密切相关,坡耕地和草场退化是制约农林牧业发展的主要因素。合理调整土地利用结构和加速治理侵蚀,可促进生态环境逐步恢复和农林牧业持续发展。同步发展模式（A模式）是该区生态修复和环境重建的3个仿真模式中的最优策略,它可促进农林牧协调发展和生态一经济趋向良性循环,并提出该区生态修复与环境重建的对策措施。该SD模型结构合理,运行功能良好,能较真实的模拟具有多变量、非线性变量的复杂生态系统的动态行为,为生态修复研究提供一种有效工具。     

吉林省中部商品粮地区农村生态发展战略动态仿真模型

农村生态系统是一个极其复杂的大系统,涉及到农、林、牧、渔以及乡镇企业等各个产业部门。描述这样一个大系统的内部结构、总体功能以及这些结构和功能的发展趋势,靠一般的数学规划方法(如线性规划、非线性规划、投入产出等)是很难做到的。而系统动力学则能够解决变量多、关系复杂的大系统的调整结构、强化功能的问题。因此,我们采用系统动力学方法,用DYNAMO语言建立了吉林省中部地区农村生态系统动态仿真模型。通过设计不同的方案,对吉林省中部地区的农村生态环境进行了长时间序列的规划、设计、试验和预测,对未来农村生态环境的发展有了比较清醒的认识和积极的、切实可行的对策。     

畜群发展系统仿真模型的建立——黑龙江省奶牛业发展方案的研究

笔者在Lewis—Leslie结模型构的基础上,结合系统动力学思想方法,提出了分块矩阵模型。该模型除了可以研究种群结构外,还可以挂接各种投入产出信息,把生态结构模型发展成生态经济模型。本文用此模型对黑龙江省奶牛业的发展做系统仿真,提出了不同阶段的方案。     

人口与社会-经济-自然复合生态系统的持续发展——伊春市人口的系统分析与调控对策

本文讨论了人口与社会-经济-自然复合生态系统持续发展的关系,指出了人口问题是决定复合生态系统持续发展的关键因素。只有人口与复合生态系统的各个方面相互适应,复合生态系统持续发展的目标才能得以实现。本文以伊春市为实例,系统地分析了伊春人口的发展过程,采用系统动力学的方法,建立了伊春人口的系统动力学模型,并以此模型对伊春人口进行了系统仿真和预测,同时提出了解决伊春人口问题的调控对策。     

家蝇幼虫开发生态工程系统动力学仿真的研究

家蝇（Ｍｕｓｃａｄｏｍｅｓｔｉｃａ）幼虫以营养成分全、蛋白质含量高而逐渐引起人们重视,具有很高的开发利用价值和广阔的前景。系统动力学的发展为研究复杂系统提供了有效途径［１,２］。本文试用系统动力学方法建立家蝇幼虫开发生态工程仿真模型,以期解决这一研究...     

干旱地区经济-生态环境系统规划方法与应用

从干旱地区经济－生态环境系统的动态性,综合性,多目标性和不确定性等特征出发,提出用不确定性多目标规划（IMOP）模型来解决干旱地区以水资源为核心的生态环境规划优化问题,建立了干旱地区经济与生态环境系统不确定性多目标规划模型（IMOPMEES）,应用模型算法退化形式进行多目标规划的求解,并以新疆和墨洛地区为具体研究对象,采用IMOPMEES进行可持续发展规划,应用交互式调整和情景分析的方法得到模型在两种情景下的优化方案,进而对两种情景进行综合分析比较,为决策者提供科学合理的决策依据,研究表明IMOP模型可以充分反映干旱地区经济－生态环境系统的不确定性和动态性,并有效地协调目标之间的冲突,为干旱地区经济－生态环境规划工作提供了一种较为有力的工具。     

陕北安塞县生态与经济系统耦合协调发展

协调生态环境与社会经济的均衡发展,是实现县域可持续发展的重要因素。以延安市安塞县为对象,基于社会经济与生态环境的数据,构建安塞县社会经济系统与生态环境系统的指标体系,利用熵权法计算社会-经济-环境综合评价指数,在此基础上利用耦合协调度模型、剪刀差方法和耦合度模型分析了社会经济系统与生态环境系统的耦合协调状态、发展速度差异以及耦合度演变趋势。结果表明:1996—2013年间,安塞县社会经济系统综合评价指数稳定上升,自然生态系统综合水平呈现波动下降趋势,前者发展速度总体上快于后者;耦合协调度指数由0.33增长至0.59,反映了该区域社会经济与生态环境的关系不断改善,较好地实现了二者的协调;剪刀差在0. 032水平范围内波动上升,说明二者发展趋势之间的差异逐渐增大;安塞县社会经济与生态环境的耦合度分布于45°β90°范围内,二者处于协调发展阶段,耦合度β表现为先下降后上升,说明经济与环境之间的矛盾开始显露。研究表明,安塞县应着力加强生态建设的固基和推进作用,缓解社会经济和生态环境的矛盾,实现二者的协调发展。     

人眼房水动力学系统的建模与仿真方法研究

为从宏观上应用工程方法进一步研究房水运行机理,提出了人眼前节房水流动系统的动力学仿真模型。依据目前眼科界较为公认的房水运行和眼压反馈机制建立系统构架,基于对眼科解剖学与生理学相关理论的分析、流体力学基本原理和临床参数进行系统辨识与参数确定。运用数字仿真的方法分剐在正常生理平稳状况和激发试验状况下对模型进行了仿真运行,获得了和临床结论较为一致的结果。能较好地模拟房水运行机制,在与临床可测量参数一致的同时能获得一些不易测量的参数,为研究房水动力学提供依据。     

社会经济代谢研究:内涵、发现和展望

社会经济代谢是指由于人类活动导致的物质和能量在社会经济系统内部和边界上的迁移和转换。社会经济代谢研究已经成为产业生态学的核心领域。本文结合典型案例介绍了社会经济代谢研究的内涵和基本步骤,总结了社会经济代谢研究的主要发现:提供了追踪物质在社会经济系统的来源、去向和流动路径的方法与模型;揭示了物质材料及其社会经济代谢过程对现代化生产和生活方式的支撑作用;阐明了人类活动驱动与物质代谢相关的生态环境问题的机制;提供了评估资源利用效率、资源供需趋势和城市矿产开发潜力的模型与基础数据。最后指出了社会经济代谢研究的发展方向:增加研究对象并深化对每种对象的研究精度;拓展或细化研究系统的时空边界;引入并融合新的数据来源和研究方法;将社会经济代谢中的物质流对接到与其相关的生态环境影响;建立可共享、可拓展、可累积的数据平台。     

城市生态系统的动力学演化模型研究进展

从系统分析出发,对城市生态系统的动力学演化模型的发展历程、建模的方法和步骤过程、软件开发方法和目前的模型软件等进行了总结。归纳了城市生态系统的动力学演化建模的方法,主要包括模型定义、模拟、实现、验证、分析和应用等六大步骤。目前国内外用于城市生态系统动力学演化模型的主要方法有：基于数理模型的方法、生态控制论和灵敏度模型、系统动力学模型、多目标规划法等。已经开发的用于城市生态系统的动力学模拟的软件可以划分为两类：基于土地利用和交通规划的专业模型和基于系统动力学和灵敏度模型的一般软件。总结了常用的城市演化模型软件,讨论了模型的研究对象和应用范围。分析了城市生态系统的动力学演化模型建模的不确定性的来源,并指出：向宏观和微观两极化发展是城市生态系统动力学演化模型的发展趋势之一,而与人工智能和地理信息系统等新方法的集成是发展的另一趋势。城市生态系统动力学演化模型的开发前景在于对不确定性问题的定性、定量分析,而多模型的耦合和集成是发展的必然趋势。     

基于系统动力学的辽宁省水环境承载力模拟与预测

应用系统动力学方法建立了水环境承载力模型,并结合层次分析法和向量模法,模拟了辽宁省水环境系统的动态变化,预测了2000-2050年辽宁省水环境在不同发展方案下的承载能力.结果表明：若保持现行发展方案不变,2000-2050年,辽宁省水环境承载力将呈逐年下降趋势;仅增加水资源供给、不进行科学合理的水环境保护与治理,将无法提高该区域水环境承载能力;只有将开源、节流、治污、减排等多种手段相结合,才能有效提高辽宁省水环境承载能力,促进该地区经济、社会和环境的协调发展.     

Evaluation of the eco-environmental frangibility in west Jilin Province based on the matter-element model

The west Jilin Province is a typical area in the ecotone between agriculture and animal husbandry, with a frangible eco-environment. With respect to the three aspects of water resource, natural disasters and land degradation, 10 indices were selected to establish a mat-ter-element model for the assessment of eco-envir-onmental frangibility in the west Jilin Province. The results indicate that during 1985-2000, Qian'an, Fuyu, and Changling had the least frangibility (level I), followed by Da'an and Qianguo (level II), and Taobei, Zhenlai, Taonan, and Tongyu had the highest frangibility (level III). On the whole, the counties in Songyuan city were less frangible than those in Baicheng city. Different counties had different frangibilities to environmental factors, e.g., Da'an and Tongyu were frangible in water resource con-ditions; Taobei, Zhenlai, Taonan, Tongyu and Qian'an suffered most from natural disasters; while Taobei, Taonan and Qianguo were threatened by severe land degradation.     

Dynamic Modeling of a Man–Land System in Response to Environmental Catastrophe

A compatible relationship between “man” and “land” is the essence of regional sustainable development. In this article VENSIM PLE is used to set up a system dynamics (SD) model of the regional man–land system of Xiangfan, Hubei Province, China. The model is used to simulate dynamic behaviors of society and economy in the face of environmental catastrophe, in order to explore dynamic response among subsystems in man–land systems, and to research mechanisms of regional sustainable development. The model is also used to forecast impacts from the south-to-north water transfer project in China on the environment, society, and economy within a time span of 50 years. The model is further used to verify the effects of suggested regulatory policies. The simulation results show counterintuitive outcomes. The most serious impact on Xiangfan caused by the water transfer project would be on economic growth, not on environment quality. However, if a series of regulatory policies were carried out in advance of the water project's construction, the trends of concern could be effectively eased. SD provides tools for precisely understanding complex man–land systems, which always seem counterintuitive. However, there still exist limitations and disadvantages in the model that must be overcome. It is believed that the next logical step in deriving better dynamic models of man–land systems is to integrate SD with other advanced algorithms or technologies.     

中国陆地经济与生态环境协调发展的空间演变

以中国2853个县(区)的GDP数据和全国1km格网土地利用数据为基础,通过构建ESV、YEEH和EEHC模型,依据ESV和GDP单位面积变化计算中国陆地经济与生态环境协调度,并借助Arc GIS 10.1平台对YEEH和EEHC栅格数据进行空间分析,以此揭示中国陆地经济发展与生态环境系统的相关关系和演变特征。研究表明:(1)中国陆地经济与生态环境协调发展度逐渐好转,呈现出东北地区好于西部地区,西部地区好于中、东部地区的空间格局,反映出当面社会经济活动与自然生态环境关系之间总体上向着可持续的方向发展;(2)中国陆地经济与生态环境协调发展的空间分布状态从1980年的低于均值聚集模式发展变化到2010年的高—低两种聚集模式共同分布;(3)中国陆地经济社会与生态环境发展协调度当前整体上趋于好转,但在区域分布上空间差异较为明显,西部地区在保护生态环境的同时需大力发展经济,而东中部地区则需在发展经济的同时注重生态保持与修复,中国的经济发展与生态环境建设工作依然任重而道远。     

江苏省区域农业生态经济的时空变异分析

以江苏省徐连、沿海、宁镇扬、沿江和太湖5个经济区及其9个代表县市区域为研究对象,基于"社会-生态-经济"的系统分析,建立了包括目标层、准则层和指标层3个层次多指标的农业生态经济综合评价指标体系,采用主成分分析方法对评价指标体系进行检验、筛选,并以江苏省为案例,综合分析了农业生态经济系统的时空变异特征。结果表明:江苏省农业生态经济发展水平的时空变异明显,空间上,徐连、沿海、宁镇扬、沿江和太湖5个经济区表现出由北向南逐渐上升的趋势,且随时间的推移逐渐上升;时间上,徐连和太湖经济区农业生态经济发展水平在1999—2008年间呈持续上升,处于良好或优质协调状态。虽然两经济区的农业生态环境-经济发展协调发展水平均较高,但差距较大,徐连和太湖经济区的农业生态环境-经济发展协调度从1999年到2008年呈逐渐下降趋势,但总体上仍处于良好或优质协调状态。     

An integrated sustainable development approach to modeling the eco-environmental effects from urbanization

Urbanization induces detrimental effects on the eco-environment that are beginning to be extensively described. However, the adoption of suitable indicators and reliable methods still requires attention to provide a basis for a more accurate understanding of eco-environmental effects from urbanization. The aggregated index system representing the coupling relationships between urbanization and eco-environment was introduced and an integrated sustainable development approach (ISD) to simulate and evaluate the integrative effects was developed in this paper. The ISD consists of modules of the coupling relationship assessments, systematic analysis of potential eco-environmental changes, and sustainability evaluation. An interpretative structural modeling (ISM) and grey relative technique (GRT) are used to analyze the systematical structure and assess the coupling relationships. A system dynamics model (SD) and artificial neural network (ANN) are used to simulate the potential environmental changes and compare the sustainability, respectively. An application study of Jiangsu province in China was performed, where the general eco-environmental integrity is under significant urbanization pressure. The potential eco-environmental scenarios from 2010 to 2015 under natural, populated, economic, spatial and social urbanization patterns were simulated and analyzed. The result reveals that the urbanization sustainability may be met on condition that either populated urbanization or social urbanization pattern is adopted in Jiangsu province, China. The aggregated indexes and ISD may help local authorities better understand and address the complex coupling relationship, and develop improved regional environmental management strategies that better balance urbanization and eco-environmental conservation.     

基于变权-物元分析模型的老工业基地区域生态安全动态预警研究——以吉林省为例

生态安全预警是生态安全研究的重要内容,对维护区域生态安全具有重要的意义。老工业基地区域生态安全预警研究具有一定的特殊性和典型性,选取吉林省为研究区,基于压力、状态、响应(P-S-R)和生态、环境、经济、社会(E-E-E-S)框架模型构建生态安全预警指标体系,运用变权-物元分析模型对1991—2011年吉林省区域生态安全的预警等级进行了测度,并结合灰色系统GM(1,1)预测模型对2015年、2020年区域生态安全态势进行预测预警。研究结果表明:(1)1991—2011年,吉林省生态安全总体水平呈逐步上升的趋势,区域生态安全预警等级从"巨警"上升为"轻警",指示灯由"红色预警"逐步变为"蓝色预警";(2)2015年,吉林省的生态安全预警等级属于"轻警",指示灯为"蓝色预警",到2020年,吉林省的生态安全预警等级属于"无警",指示灯为"绿色预警",但具有向"轻警"变化的态势;(3)制约吉林省生态安全水平提升的主要因素包括单位面积耕地化肥负荷量、城镇化、人均水资源量、GDP增长率、第一产业占GDP比重等,这些因素应是今后生态环境保护调控的重点,本研究为吉林省经济-生态-社会可持续发展提供参考。     

肇庆市景观生态规划研究

肇庆市生态资源丰富,自然保护现状良好,生态环境建设潜力大,但整个生态缺乏合理规划,与经济发展联系不大,对经济发展贡献率低,与旅游规划脱节,致使各地旅游形象不突出,特色不鲜明,景观整体性和连续性遭受破坏,景观、景区间协调不足,过渡不自然,景观视线范围内荒山和采矿点依稀可见,没有充分发挥生态在旅游中的作用。针对以上问题和矛盾,文章对肇庆市景观生态进行功能分区和规划设计,为肇庆市城市规划及景观生态建设提供一定的依据。     

基于组合评价法的湖南省农业可持续发展区域分异

从农业资源与环境、农业生产与经济、农业人口与社会3个评价维度构建了区域农业可持续发展指标体系, 运用主成分分析法、熵值法、模糊Borda法、因子分析法及聚类分析法和GIS技术, 通过组合评价方法定量研究湖南省农业可持续发展区域分异现状。结果表明: 湖南省农业可持续发展在区域上总体呈现出不平衡的发展状态, 农业可持续发展综合水平以长株潭城市群为核心, 由东至西递减; 农业人口与社会可持续发展水平南北低中部高, 东部强西部弱; 农业生产与经济可持续发展水平围绕湘北洞庭湖农业区和湘南农业综合区向外围递减; 农业资源与环境可持续发展水平表现为一横两纵优势带和南北两个落后圈。     

基于能值及系统动力学的中新天津生态城可持续发展模式情景分析

可持续发展动态评价是确保我国第一个国际合作建设的中新天津生态城项目成功的关键基础之一.在对中新天津生态城自然经济状况、功能结构和规划建设指标体系等分析基础上,将能值分析和系统动力学方法相结合,基于功能流视角将生态城系统划分为能物流、货币流及人口流子系统,构建了中新天津生态城可持续发展的能值评价指标体系及系统动力学模型,设计了惯性情景、科技情景、经济情景、环保情景及协调发展情景等5种生态城发展情景,并对各情景下的可持续发展状况进行了仿真和动态评价分析.结果表明：在经济与环境协调发展情景下,中新天津生态城的GDP、能值积累量、货币积累量均呈稳步增长趋势,能值废弃率、废弃物能值比、环境负载率等较小,能值可持续指标(ESI)和生态效率指数(UEI)均处于较低水平,但比其他几种方案更具活力,是中新天津生态城的最佳发展模式.